候風(fēng)地動(dòng)儀

李廣進(jìn)

東漢時(shí)期，中國(guó)傳統(tǒng)封建經(jīng)濟(jì)模式得到鞏固，不僅與西域諸國(guó)互通友好，往來(lái)貿(mào)易，國(guó)內(nèi)的社會(huì)景象也是一派繁榮。中醫(yī)藥理論的成熟發(fā)展促使人口迅速增長(zhǎng);鐵制農(nóng)具的創(chuàng)新應(yīng)用致使耕地面積逐步擴(kuò)大，農(nóng)副產(chǎn)品日益豐富;廉價(jià)紙張的發(fā)明書(shū)寫(xiě)了文化傳播的新方向;河南滎陽(yáng)以東至高青縣的治黃工程，更是書(shū)寫(xiě)了中國(guó)古代傳統(tǒng)水利科技的新篇章，使得黃河800年不曾改道。這就是我國(guó)漢代燦爛的科技文化氛圍，候風(fēng)地動(dòng)儀便誕生在那片肥沃的科技土壤中。

遺憾的是，2017年的秋天，緣于對(duì)地動(dòng)儀復(fù)制原理的爭(zhēng)議，由王振鐸先生主持復(fù)制的相關(guān)內(nèi)容已被歷史教科書(shū)所不錄，影響數(shù)代人的“地動(dòng)儀形象”將逐漸淡出新一代青年人的視野。但就此項(xiàng)發(fā)明而言，它是我國(guó)漢代科技發(fā)展高度的標(biāo)志性體現(xiàn)，大有科普之必要。雖然學(xué)術(shù)尚存爭(zhēng)議，但就復(fù)原一事的過(guò)程而言，不必說(shuō)它是科技史家辛苦歷程的精神體現(xiàn)，就是復(fù)制過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)性啟示，也是來(lái)之不易的寶貴財(cái)富，應(yīng)被后人珍視。我們只有正確地對(duì)待地動(dòng)儀復(fù)原的探索之路，才會(huì)讓這項(xiàng)古老的科技發(fā)明走得更遠(yuǎn)。因此中國(guó)科學(xué)技術(shù)館的“華夏之光”展廳，同時(shí)為公眾展示了兩種不同的復(fù)制模型及相關(guān)的原理介紹。

據(jù)文獻(xiàn)記載，候風(fēng)地動(dòng)儀的發(fā)明時(shí)間為陽(yáng)嘉元年，即公元132年。通體銅鑄，外表像盛酒的器皿——酒尊，直徑約8尺，折合現(xiàn)代尺寸約184.8厘米，外部由8條龍和8只蟾蜍組成，代表8個(gè)方向（東、南、西、北、東南、東北、西南、西北）。龍的口中銜有銅球1枚，為活動(dòng)狀態(tài)，在尊的內(nèi)部與龍相對(duì)應(yīng)的是“八道”，中間裝有都柱。當(dāng)有地震發(fā)生時(shí)，受地震波的影響都柱則會(huì)觸碰“八道”中的一道裝置，引發(fā)龍嘴張開(kāi)，銅球落入蟾蜍口中，依此來(lái)判斷地震發(fā)生的方位。

專家學(xué)者的主要爭(zhēng)論焦點(diǎn)在于“都柱”的形態(tài)及安裝方式等方面。王振鐸先生認(rèn)為，都柱應(yīng)上粗下細(xì)地矗立在地動(dòng)儀內(nèi)部中央;馮銳先生則認(rèn)為都柱應(yīng)為懸垂擺式懸掛于地動(dòng)儀內(nèi)部上頂。此兩種方式，都存在一定的缺陷，矗立中央難于立穩(wěn)，隨時(shí)會(huì)有傾倒的可能，而懸掛于頂部又容易觸碰旁道，產(chǎn)生誤判。另外懸垂擺式采用鋼球滾動(dòng)觸發(fā)“八道”的方式，也有待推敲，因?yàn)橛袑＜姨岢鲞h(yuǎn)在2000年前的漢代很難制作出如此規(guī)格的球體。

不過(guò)值得一提的是，懸垂擺樣式的“質(zhì)量擺阻尼器”減震裝置，于實(shí)際的建筑構(gòu)造中也有應(yīng)用。其所依據(jù)的科學(xué)原理，是當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生后，樓房向某一方向傾倒的同時(shí)，“質(zhì)量擺”會(huì)給建筑一個(gè)與建筑傾倒方向相反的作用力，在一定程度上制止或減緩建筑物的倒塌，從而達(dá)到抗震的效果。

地動(dòng)儀的復(fù)原工作，可謂任重而道遠(yuǎn)，因?yàn)樵诤迫鐭熀５闹袊?guó)古籍資料中，只有《后漢書(shū)·張衡傳》中與之相關(guān)的200余字記載，依此來(lái)推想古人的科學(xué)方法和科學(xué)思想確實(shí)存在一定的難度。未來(lái)的復(fù)原之路一來(lái)有待相關(guān)文字史料的進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，二來(lái)便要靠科學(xué)家和科技史家的共同努力了。